文档介绍：第五章热力发电厂
11/11/2017
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动力工程-汽轮机
第一节热力发电厂概述
利用热能动力装置来生产电能的工厂,称为热力发电厂或火力发电厂。
鉴于热力发电厂的产品(电能或热能)是无法储存的,这就迫使发电厂只能是随产随销,并需做到产销之间的严格协调,否则就难以保证产品的质量。为此,要求发电厂的生产必须具有高度的安全性、可靠性和机动性,而这些正是发电厂生产的主要特点。
由于朗肯循环中平均吸热温度非常低,以致进一步提高其循环热效率受到很大的限制。为了大大提高蒸汽动力装置的热经济性,现代热力发电厂都不直接应用这种循环,而是广泛采用结构上复杂得多的回热循环和再热循环。
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第二节再热循环
再热循环的提出 如上所述,提高蒸汽的初压力,可以提高朗肯循环的热效率,但如果蒸汽的初温度不能同时提高,则蒸汽在汽轮机内膨胀终了时的干度降低,影响汽轮机的安全运行。因此,为了提高蒸汽的初压又不致使乏气的干度过低,常采用蒸汽中间再过热的方法。
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如图所示, 新蒸汽在高压汽轮机中膨胀作功到某一中间压力以后, 全部抽出导入锅炉中的再热器,吸收烟气放出的热量,然后再导入低压汽轮机继续膨胀作功到终压力,这种循环称为蒸汽再热循环,简称再热循环。
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一次再热循环在T-s图中的表示如图所示。可以看出,蒸汽经中间再过热以后,其乏汽的干度明显地提高了。再热循环的吸热平均温度将高于基本的朗肯循环,使整个再热循环的热效率有所提高。
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再热循环的热效率为
再热循环的热效率分析
工质在一次再热循环中吸收的总热量为
对外放热量为
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再热的目的主要在于增加蒸汽的干度,以便在初温限制下可以采用更高的初压力,从而提高循环热效率。
中间再热最佳压力的确定需要根据给定的条件进行全面的经济技术分析确定,一般在蒸汽初压力的20%~30%之间。
通常一次再热可使热效率提高2%~%。由于实现再热循环的实际设备和管路都比较复杂,投资费用也很大,一般只有大型火力发电厂且蒸汽压力在13MPa以上时才采用。
采用再热循环后,汽耗率降低,可减轻凝结水泵、给水泵、循环水泵以及凝汽器的负担。
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第三节回热循环
回热循环问题的提出
朗肯循环的平均吸热温度不高,主要是水的预热过程温度太低,实际上是锅炉给水的温度太低。为了消除或减少水的预热阶段吸热温度过低的不利影响,提出了回热循环。
给水回热的目的,是提高给水加热段的平均吸热温度,从而提高循环效率。
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一、极限回热循环
蒸汽边膨胀,边加热给水,把给水加热到饱和温度。
极限回热循环要求无穷多级的给水回热,这在实践中具有不可逾越的障碍。目前发电厂所实际采用的回热循环,都只有有限级数的抽汽,因为抽汽回热级数太多,会使设备过于复杂和庞大,结果得不偿失。
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如图示,以饱和水作为工质的朗肯循环1-2`-3-4-5-1不同于卡诺循环的之处在于4-5段对液体的加热过程。若利用正在膨胀中的蒸汽对液体加热,则该循环具有与卡诺循环相同的热效率。循环1-2-3-4-5-1
就是极限回热循环。
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